1、1Supplier Provided Technology Training手机手机电声器件电声器件设计与测试设计与测试Cellular phone Speaker & Receiver design and measurementAAC Acoustic Technologies Holdings Inc.瑞声声学科技股份有限公司瑞声声学科技股份有限公司2手机电声器件设计与测试 电声学基本常识电声学基本常识 常见手机结构中的声学元件及作用常见手机结构中的声学元件及作用 SPK./RCV. 工作原理与区别工作原理与区别 SPK./RCV.的参数意义的参数意义 SPK./RCV.的量测方法的量测
2、方法 SPK/RCV 的生产流程的生产流程 手手机机用用SPK./RCV.的常用规格与发展方向的常用规格与发展方向3声波声波电声学基本常识电声学基本常识声音速度声音速度9 常温常压下 ,一般空气速度为 344米 /秒9 温度越高 ,声速会越大9液体、固体的传播速度比空气快声音传播方式声音传播方式9 声音的传播需要介质，在真空中不能传播9声波属于纵波0Pc =大气压强 P0=1.013 105Pa 0空气密度 =1.293Kg/m3 0空气比热 =1.402则 C(0 )=331.6 m/sC(t )=331.6+0.6t m/s由于空气分子之间的相互作用，这种交替的疏密状态，将由近及远地沿管子
3、向右传播。这种疏密状态的传播，就形成了声波。4人耳可接受到的频域范围人耳可接受到的频域范围9 通常范围：通常范围： 20Hz-20KHz920Hz以下称为次声波，以下称为次声波， 20KHz以上称为超声波以上称为超声波9语音范围：语音范围： 300-3400Hz人耳可接受的声压级人耳可接受的声压级2 000导弹发射导弹发射200喷气机起飞喷气机起飞(痛阀)20柴油机柴油机2织布车间织布车间0.2高声讲话高声讲话210-2相隔米处讲话相隔米处讲话210-3耳语耳语210-5正常人耳能听到的最弱声音正常人耳能听到的最弱声音声压级（声压级（ B）声压声压 Pa声源名称声源名称大气压：大气压： P0
4、1.0325 105Pa （ 20 ）020ppLgLp=声压级用符号声压级用符号 LP表表示，结果以分贝表示。示，结果以分贝表示。声压每增加一倍，其声压级增加 B；声压每增加 10倍，声压级增加 20 B.电声学基本常识电声学基本常识5声音三要素声音三要素9音调 Pitch 声音 频率 高低，单位 CPS（ Cycle Per Second) F09音量 Volume 声音振幅（ Amplitude)大小 ,通常表示的单位 dB它是以正常人听 1KHz频率的纯音，所能听到的最弱声音，其音压为 2 10-5Pa等于 0dB的声压级 SPL9音色 Tone 在声波而言，仅知道它是由谐波（ Har
5、monic Wave)造成，但究竟那些谐波怎样组成声波，以及特色如何？即不能作实质存在 的说明，也无法去衡量，完全由人心里感受，凭经验去体会，是个人相当主观的见解 。 IEC建议可在喇叭之总谐音失真（ Total Hanmonic Distortion)中得到失真愈小其音色表现愈真实。 THDdB值的换算值的换算电声学基本常识电声学基本常识距离加倍（例 :1m 2m) -6dB距离减半（例 :1m 0.5m) +6dB瓦数加倍（例 :0.5W 1W) + 3dB瓦数减半（例 :1W 0.5W) -3dB距离变动时之计算公式：P=20lg(M/M) 其中 M=实际之测试距离 M=1m瓦特数变动时
6、之计算公式：P=10lg(W/ W) 其中 W=实际所用之功率数 W=1W 若实际测试之瓦特数 为 0.5W，距离为 0.5m时，若要算成 1W,1M的答案： +3-6=-3 即实测值再减 3dB距离和功率的转换公式距离和功率的转换公式 :P 声压 W 功率 D 距离+=DDWWPP lg20lg106和弦音和弦音电声学基本常识电声学基本常识1.在音乐上讲，两个以上的音同时发声就有了和 弦的效果，由此出发，发展了和弦学，和弦在音乐上讲，两个以上的音同时发声就有了和 弦的效果，由此出发，发展了和弦学，和弦学中最基础的理论是和弦理论，即三个或 三个以上的音按三度叠置就构成学中最基础的理论是和弦理论
7、，即三个或 三个以上的音按三度叠置就构成 “ 和弦和弦 ” 。和弦也。和弦也叫复音，指的是多个音源同时发音。如果一首弦 乐四重奏的话，至少需要十六个音源才有可叫复音，指的是多个音源同时发音。如果一首弦 乐四重奏的话，至少需要十六个音源才有可能完美地表现出来；八重奏就得三十二个音源， 也就是说多和弦手机是可以模拟出多重奏的能完美地表现出来；八重奏就得三十二个音源， 也就是说多和弦手机是可以模拟出多重奏的演奏效果的。演奏效果的。2.构成构成 “ 和弦和弦 ” 的协和性要素：的协和性要素：音程：两个音程：两个 “ 半音半音 ” 构成一个构成一个 “ 全音全音 ” 即即 “ 大二度大二度 ”一个一个
8、“ 全音全音 ” 加上一个加上一个 “ 半音半音 ” 叫做叫做 “ 小三度小三度 ”两个两个 “ 全音全音 ” 加上一个加上一个 “ 半音半音 ” 构成构成 “ 大三度大三度 ”这些这些 度度 全音全音 半音半音 都表示音调间不同的距离，就是都表示音调间不同的距离，就是 “ 音程音程 ” 。3.频率：八度音程时两个音的频率比是频率：八度音程时两个音的频率比是 1 2，五度音程时是，五度音程时是 3 4，大三度音程是，大三度音程是 4 5，小三度音程时是，小三度音程时是 5 6 频率比越来越大，协合程度就越来越差。频率比越来越大，协合程度就越来越差。三个音的频率比，如三个音的频率比，如 “ 大三
9、和弦大三和弦 ” 是一个是一个 “ 大三度大三度 ” 再叠置一个再叠置一个 “ 小三度小三度 ” 共三共三个音的频率比是个音的频率比是 4 5 6， “ 小三和弦小三和弦 ” 是一个是一个 “ 小三度小三度 ” 再叠置一个再叠置一个 “ 大三度大三度 ” ，其三个，其三个音的频率比是音的频率比是 10 12 15，在听感上，在听感上 “ 大三和弦大三和弦 ” 比比 “ 小三和弦小三和弦 ” 更和谐的原因，是频率更和谐的原因，是频率比越小就越谐和，也就是谐波有更多重合的地方。比越小就越谐和，也就是谐波有更多重合的地方。7常见手机结构中的声学元件常见手机结构中的声学元件受话器/听筒扬声器/喇叭麦克
10、风/咪头耳机8应用的基本原理 -电、磁、力电流方向向内的导线电流方向向外的导线9带有电流的导线切割磁力线，会受到磁场的作用力。9导线在磁场中的受力方向符合 左手定律左手定律9作用力大小 F=BLi （其中 B为磁感应强度， L为导线长度， i为电流SPK./RCV. 工作原理工作原理9SPK./RCV. 工作原理工作原理9SPK.的磁路系统构成环形磁间隙，其间布满均匀磁场9SPK.的振动系统由导线绕成的环形音圈和与之相连的振膜9音圈被馈入信号电压后，产生电流，音圈切割磁力线，产生作用力。带动振膜一起运动，振膜策动空气发出相应的声音9 整个过程为： 电 -力 -声 的转换发声原理发声原理10SP
11、K./RCV. 工作原理工作原理馈入信号与发出声音的对应馈入信号与发出声音的对应9 磁场恒定，音圈受到的电动力随着电流强度和方向的变化而变化9音圈在磁间隙中来回振动，其振动周期等于输入电流的周期，振动的幅度则正比于各瞬时作用的电流强弱9音圈有规则的带动振膜一起振动，策动空气发出与馈入信号相对应的声音电电-力力-声转换声转换电压（V）频率(Hz)声压级（dB）频率(Hz)F1 F2 F1 F211SPK.与与RCV.的区别的区别9 SPK.通过一定距离被人耳接听， RCV.直接被人耳接听。9 SPK.的工作范围宽，涉及音乐范畴， RCV.的工作范围为人声语音。9 SPK.的功率比较大， RCV.
12、的功率比较小。9 SPK.的几何尺寸较大， RCV.的几何尺寸可以较小。9 SPK.在手机上的位置随意性大，而 RCV.只在一个位置。SPK./RCV. 区别区别129频率响应曲线 Frequency Response Curve （ 0.5W / 5cm)9有效频率范围 Effective Frequency Range (600-20KHz)9特性灵敏度 SPL (Sound Pressure Level ) (98 3dB 1KHz 0.5W / 5cm)9谐波失真 THD (Total Harmonic Distortion) (15% 300-4KHz0.5W)9谐振频率 F0900
13、 20%Hz9额定阻抗 Rated Impedance 8 15% 9额定功率 /最大功率 Rated power/Max. power 0.5W/1W描述描述SPK.性能的参数（典型参数）性能的参数（典型参数）+25 . under Max Power. Signal to be applied for a duration of 1 second on, 59 seconds off, repeated 60 times. Program Signal per IEC268-1.SPK. 基本参数基本参数13Unit：mmIEC268-5标准障板标准障板SPK. 测试方法测试方法参考标准：
14、IEC: International Electronic Commission 国际电子委员会EIA: Electronic Industries Alliance 美国电子工业协会IEEE： Institute of Electronics Engineers 美国电子电机工程师协会CNS: Chinese National Standard 中国国家标准Acoustic Analyzer 2012Measurement microphone50135016501050825Measurement micorphomeStandard Baffle145cmS.P.LT.H.D测试频率响应
15、曲线测试频率响应曲线SPL及失真及失真THD15测试阻抗测试阻抗Impedance及谐振频率及谐振频率F0ImpedanceF0阻抗值阻抗值Rs110SPK额定阻抗采用 恒流法 测试阻抗曲线测试馈给 SPK的正弦信号优选 10mA 50mA保持恒定在 10%范围测量放大器测量放大器电平纪录仪声频信号发生器Rs附加腔体测试附加腔体测试的阻抗曲线的阻抗曲线产品产品 TS 参数参数本例本例 采用附加腔体的方式得到数值采用附加腔体的方式得到数值同步169 频率响应曲线 Frequency Response Curve （ 179mV)9有效频率范围 Effective Frequency Range
16、(300-3400Hz)9特性灵敏度 SPL (110 3dB 1KHz 179mV )9谐波失真 THD ( 10% 300 - 3400Hz 179mV )9 谐振频率 F0 450 20%Hz9额定阻抗 Rated Impedance 32 15% 9额定功率 /最大功率 Rated power / Max. power 10mW / 30mW描述 RCV.性能的参数 （典型参数）RCV. 基本参数基本参数17测试治具测试治具RCV. 测试方法测试方法仿真耳测试治具Artifical Ear仿真耳IEC 31818S.P.LRCV测试曲线测试曲线Low impedance sine so
17、urceReceiverv(B&K 4192)Measurement microphoneArtificial Ear(B&K 2012)Acoustic AnalyzerTest Fixture (Ear Cap)IEC318 (B&K 4153)T.H.D19F0附加附加 2ml腔体测腔体测试的阻抗曲线试的阻抗曲线测试阻抗测试阻抗Impedance及谐振频率及谐振频率F0阻抗值阻抗值产品产品 TS 参数参数本例本例 采用附加腔体的方式得到数值采用附加腔体的方式得到数值受话器阻抗曲线20声音短路效应 Acoustic Short Circuiting当 SPK&RCV振膜振动时，其前后都会有
18、声波产生，且声波相位刚好相反，由于低频之指向性超过 180度，接近无指向性，因此当声波向外成环状扩散时， SPK&RCV前后逆相低频声相交，声音短路，因声波相位同相相增，逆相相减之故，造成低频之输出 音压衰减，为了阻止声波之回响，平面挡板 (Baffle)可抑压指向性超过 180度之声波（低频）防止声波之回响而增加低频的功效。SPK.RCV的声短路效应的声短路效应手机腔体和 gasket对SPK&RCV的意义9腔体和 gasket的目的是为了隔开前后声波，避免声音短路效应9而腔体的大小左右着SPK&RCV的低频重放GASKET发音孔机壳21SPEAKER出音孔、声腔尺寸对性能的影响Freque
19、ncy,HzdB SPL re20uPa典型曲线泡棉变厚（前腔增大）出音孔变大/前腔变小前孔变小后腔变小SPEAKER出音孔、声腔尺寸对性能的影响出音孔、声腔尺寸对性能的影响22RECEIVER出音孔、声腔尺寸对性能的影响出音孔、声腔尺寸对性能的影响RECEIVER出音孔、声腔尺寸对性能的影响出音孔变大/前腔变小典型曲线泡棉变厚（前腔增大）前孔变小后腔变小23腔体设计特例腔体设计特例正面出声Condition: 0.5W/10CMBlack cavity volume :1cc,2cc,3cc,4ccThe front cavity volume :0.14ccOutput Sound hol
20、e: area:18.8(24 1)mm depth:1mm24腔体设计特例腔体设计特例侧面出声特点 :侧 面出声音腔与正面出声音腔最大区 别 在与需要增加 导 声腔 ,也就是 说侧 面出声音腔会有两个前腔 ,两前腔之 间还 必 须 有一狭 缝 将其 连 通 .如下 图 :前腔前腔 2(导声腔导声腔 )前腔前腔 1后腔后腔狭缝狭缝25腔体设计特例腔体设计特例侧面出声Condition: 0.5W/10CMBlack volume :1.17ccThe first front cavity volume :0.27ccThe second front cavity volume:0.559cch
21、ole connect the two cavity: area: 8.94 depth:3.2mmOutput Sound hole: area:18.97mm depth:1.43mmFrequency Response5060708090100110100 1000 10000 100000Fr equency, HzdBSPL/V,2Vrms26腔体设计特例腔体设计特例侧面出声设计方案27腔体设计特例腔体设计特例单面二合一设计50556065707580859095100 1000 10000 100000HzSPL（0.5W/10cm）Condition: 0.5W/10CMBlac
22、k volume :1.2ccThe first front cavity volume :0.2ccThe second front cavity volume:0.071cchole connect the two cavity: area: 16.6 depth:1mmOutput Sound hole: area:12.89mm depth:1.4mm28设计建议设计建议RECEIVER出音孔、声腔设计建议 (以不泄漏式设计为例）9 后腔尽量大，通常对 10mm RVR而言，应不小于 1ml。9前音孔面积适当，通常对 1 mm 而言，不小于 2。9泡棉的厚度适当，一般厚度为 0.2mm
23、-0.8mm.9 RVR与机壳的粘合紧密，不能有缝隙。由于镶件或机壳上下盖结合所引起的泄漏尽量小，离 RVR尽量远。SPEAKER出音孔、声腔设计建议9 后腔尽量大，通常对 15mm SPK而言，应不小于 2ml。9前音孔面积不能太小，通常对 15mm SPK而言，不小于。9泡棉的厚度适当，一般厚度为 0.4mm-1.0mm.9 SPK与机壳的粘合紧密，不能有缝隙。由于镶件或机壳上下盖结合所引起的泄漏尽量小，离尽量远。29Speaker后声腔建 议 尺寸2.51.82.320mm21.52.018mm21.21.516mm1.51.21.515mm1.51.21.513x18 mm1.50.81.013mm推荐体 积 （CC)最小体 积 （CC)Speaker直径30Speaker前腔、出声孔建 议 尺寸7-406-405-406-285-254.5-25出声孔面 积 有效范 围 （平方mm)131210.511109出声孔面 积 推荐 值 （平方 mm)2.52.52.5222出声孔面 积 最小 值 （平方 mm）0.11-0.160.07-0.10.04-0.060.08-0.110.05-0.070.03-0.04前声腔体 积（CC)0.8-1.10.5-0.70.3-0.40.8-1.10.5-0.70.3-0.4前声腔泡棉 压缩 后厚度（ mm)15mm13mm
